KR20080070058A

KR20080070058A - 결합 침출 처리 방법

Info

Publication number: KR20080070058A
Application number: KR1020087013626A
Authority: KR
Inventors: 레나토 데 수자 코스타; 플라비아 두트라 멘데스
Original assignee: 꼼빠니아 발레 도 리오 도체
Priority date: 2005-11-10
Filing date: 2006-02-07
Publication date: 2008-07-29
Also published as: AU2006312941B2; RU2008123520A; JP2009515044A; US20080286182A1; WO2007053919A1; BRPI0505544B1; EP1951920A1; RU2398901C2; ECSP088523A; CN101356292A; JP5111386B2; ATE506459T1; AU2006312941A1; DE602006021458D1; KR101294922B1; CN101356292B; ZA200804052B; CA2629167A1; EP1951920B1; CA2629167C

Abstract

본 발명의 결합 침출 처리 방법은 대기압 침출(AL)로 이루어진 첫 번째 단계와 가압 침출(HPAL)로 이루어진 두 번째 단계를 구비한 두 개 이상의 연속적인 침출 단계들의 결합 실행에 의하여 광석의 용해 가능한 구성물들의 용해 처리로 이루어진다. 이 결합 침출 처리 방법은 중간 조각(±<0.5>0.075mm)(1)이 대기압 침출(AL)을 받아 용해된 철과 알루미늄의 농도가 높고 잔류 산도가 높은 물(3)이 흘러나오고 이 흘러나온 물(30)을 후속하는 미세 조각(±<0.075mm)(4)의 가압 산 침출(HPAL) 동안 공급하여 유리 산도를 재사용함으로써, 가수분해 반응에 의한 철과 알루미늄 침전을 통하여 황산을 재생하여 황산 추가에서의 상당한 감소를 이끌어낸다.

Description

결합 침출 처리 방법 {THE COMBINED LEACHING PROCESS}

본 발명은 결합 침출 처리 방법, 즉 주성분(base)에 한정되는 것이 아니라 산의 작용에 의하여 니켈 광석 또는 정광(concentrate)의 용해가능한 구성물들의 용해 처리에 관한 것으로, 특히 두 개 이상의 연속적인 침출 단계들을 결합 실행하여 침출에 사용된 시약 소비를 줄일 수 있고, 이에 따라 침출 작업에서 비효율적으로 비용이 많이 들어가는 것을 방지하는 결합 침출 처리 방법에 관한 것이다.

당해 기술분야의 전문가에게 잘 알려져 있지만 라테라이트(lateritic) 광석은 유황 침출이 니켈과 코발트 양자를 추출하기 위하여 사용된 전통적 처리인 습식제련법(hydrometallurgical route)에 의하여 처리될 수 있다. 이 광석은 Fe가 많고 또한 Al, Mn, Si를 함유하며, 0.8% ~ 1.4%의 Ni와 0.05% ~ 0.2%의 Co를 함유한다. 광석의 결정 크기에 따라서 두 종류의 침출, 즉 가압 산 침출(pressure acid leaching; HPAL)과 대기압 침출(atmospheric leaching; AL))이 사용될 수 있다.

가압 산 침출(HPAL)은 산 부식 내성(acid corrosion resistant) 티타늄 오토클레이브(titanium autoclaves) 내에서 고온 상태에서 일어난다. 이 경우, 공급될 광석은 미세한 결정 크기와 Ni 등급(grade)을 가지며, 그에 따라 그러한 처리의 사용이 필요하게 된다. 체로 치고(screening) 분류(classification)하는 것에 의한 광석의 처리는 니켈 정도를 대략 100%까지 증가시킬 수 있다. 33~55 atm의 작업 온도 균형 증기압(operational temperature balance vapor pressure) 범위에서 철과 알루미늄(3가 형태)은 처음에 용해되고, 이어서 오토클레이브 내에서 각각 적철광(hematite) 및 명반석(alunite)의 형태로 침전되고, 그 결과로서 산이 생성된다.

대기압 침출(AL)은 대기압에서 가압 산 침출보다 낮은 온도에서 수행된다. 중간 크기 광석 조각은 미세 광석 조각의 등급에 비하여 더 낮은 Ni 등급을 갖는다. 따라서 경제적인 이유로 인하여 가압 산 침출(HPAL)의 사용은 추천하지 않는다. 한편, 대기압 침출(AL)은 더 적은 투자를 요구하므로 적합할 수 있지만, 철과 알루미늄의 더 큰 가용화로 인하여 그만큼 산의 소비가 더 커지게 된다.

특히, 대기압 침출(AL)의 경우에는 산 소모(acid consumption)가 광석 내의 철, 알루미늄 및 마그네슘과 같은 소모 요소(consuming element)들의 존재에 크게 의존하고, 이 소모 요소들은 완전히 용해되어 황산칼륨 형태로 용액 내에 존재한다. 따라서 광석 내에 그러한 요소의 등급이 높을수록 작업을 위해 산 소모가 더 커지게 된다.

널리 사용되지만 독립적인 침출 기술은 바람직하게는 철, 알루미늄, 마그네슘, 망간 및 니켈을 침출하므로 증가한 황산 소비에 의하여 대기압 침출(AL)의 경우에 주로 비효율적으로 비용이 들어갈 수 있다. 즉, Ni를 90% 이상 추출하기 위해서는 잔존하는 소모 요소들을 가용성으로 하기 위하여 더 많은 양의 산을 추가할 필요가 있다. 어떤 침출 처리를 사용하더라도 산 소모는 그 처리를 실현 불가능하게 할 정도로 중대한 변수가 될 수 있다.

침출 처리가 관련되는 한 다른 불편한 점은 침출로부터 분비액(liquor)이 유도된다는 것이고, 이 분비액은 많은 가용 금속들(Fe, Mg, Al, Mn)을 함유하고 있어서 후속하는 정화 단계의 복잡성과 비용을 모두 증가시킨다.

본 발명은 초기 대기압 침출 단계에서 중간 크기 조각의 니켈 복구를 제공할 목적으로 두 개 이상의 연속적인 단계들에서 추출 처리를 수행하되, 대기압 침출(AL) 동안 발생한 유리 산도(free acidity)를 이어지는 가압 산 침출(HPAL) 단계로 전달할 뿐만 아니라 니켈의 주 비율이 대략 1% Ni 정도의 평균 등급으로 분포하는 결합 침출(combined leaching)의 사용을 제안한다.

본 발명의 다른 목적은 가수분해 처리(hydrolysis process)가 오토클레이브 내에서 작업 조건을 통해서 산 재생(acid regeneration)이 유용하게 이루어질 뿐만 아니라 철과 알루미늄이 적철광 및 명반석의 형태로 이롭게 침전되는 가압 산 침출(AHPAL) 동안 산 소비를 절감하는 것이다. 첫 번째 침출 단계(AL) 동안 용액 내에 황산칼륨 형태로 용해된 철과 알루미늄은 두 번째 침출 단계(HPAL)로 전달되고 가수분해 반응을 통하여 산 재생을 위한 주요한 소오스(source)로 된다. 이러한 절차는 산 환원(acid reduction)에 직접적인 효과가 있으며, 이 산 환원은 그 처리 결과에서 간섭 없이 오토클레이브 내에서 가압 산 침출 단계 동안 추가된다.

이러한 발명의 목적 및 이점은 두 개 이상의 연속적인 침출 단계를 사용하여 달성될 수 있다.

본 발명은 첨부 도면에 근거하여 설명될 것이다.

도 1은 가압 침출(HPAL)의 개념도이다.

도 2는 대기압 침출(AL)의 개념도이다.

도 3은 결합 침출의 개념도이다.

도 4는 결합 침출 처리의 흐름도이다.

도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 목적인 결합 침출 처리 방법은 연속적인 침출 단계들의 실행으로 이루어진다. 먼저, 중간 조각(±<0.5>0.075mm)(1)이 대기압 침출(AL)에 도입된다. 이 단계 동안, 높은 농도의 용해된 철 및 알루미늄과 높은 잔류 산도를 갖는 흘러나오는 물(3)로 인하여 Fe, Al 및 Mg와 같은 소모 요소의 가용성 때문에 황산(2)이 많이 소모된다. 이 흘러나온 물(3)은 그 형태 그대로 미세 크기 조각(±<0.075mm)(4)의 후속 가압 산 침출(HPAL)로 공급된다. 이러한 접근의 목적은 공급되는 황산(2)의 양을 줄이기 위한 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 첫 번째 침출로부터 흘러나온 물(3)과, 광석의 미세 조각 광니(pulp)(±<0.075mm)(4)와 황산(2)이 대략 34% 고체 비율로 오토클레이브(5)에 공급될 때 가압 침출(HPAL)이 발생한다. 침출은 1.25시간 동안 고온(T2)(±250°C)에서 500rpm으로 교반하면서 이루어진다. 황산(2)의 총 소모는 광석 내에 있는 소모 요소 등급에 의존하며 추출은 95% Ni 이상이다. 용해된 철과 알루미늄은 오토클레이브(5) 안에서 가수분해를 받아 각각 적철광(hematite) 및 고에타이트(ghoetite)의 형태로 침전되고, 그 결과로서 산이 생성된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 광석의 중간 크기 조각 광니(±<0.5mm>0.075mm) (1)와 황산(2)이 33% 고체비율에서 6시간 동안 대략 95°C의 온도(T1)에서 130rpm으로 교반되면서 침출될 때 대기압 침출이 발생한다. Ni 추출은 90%이지만 용액에 철과 알루미늄이 많이 용해되어 있기 때문에 황산(2)은 매우 많이 소모된다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 결합 연속 침출 처리는 대기압 침출(AL)과 이에 후속하는 가압 침출(HPAL)을 포함한다. 대기압 침출에서는 중간 크기 조각 광니(±<0.5>0.075mm)(1)가 황산(2)과 함께 33% 고체비율에서 6시간 동안 95°C의 온도(T1)에서 130rpm의 교반을 받는다. 첫 번째 침출(AL)로부터 흘러나온 물(3)은 황산(2) 및 미세 조각(±<0.075mm)(4)과 함께 가압 침출(HPAL)용 오토클레이브(5)에 공급되어 34% 고체 비율에서 75분 동안 250°C의 온도(T2), 650 psi의 압력에서 500rpm의 교반을 받는다.

대기압 침출(AL)로부터 흘러나온 물(3)은 가압 침출(HPAL)에서 사용되는 유리 산도를 나타낸다. 오토클레이브 내에서 황산제일철(iron sulphate)(III)과 알루미늄(III)의 가수분해 반응으로 인하여 Fe는 적철광의 형태로 침전을 일으키고 Al은 명반석의 형태로 침전을 일으키게 되어 황산(2)이 생성된다. 대기압 단계(AL) 동안의 침출 메커니즘과 가압 단계(HPAL) 동안의 철과 알루미늄의 추가적인 침전 메커니즘은 다음과 같이 설명될 수 있다.

대기압 침출(AL)에서 고에타이트 용해(ghoetite dissolution)

2FeOOH + 3H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 4H₂O

가압 침출(HPAL) 동안 가수분해 처리에 의하여 적철광이 형성되고 황산(2)이 생성된다.

Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O → Fe₂O₃(s) + 3H₂SO₄

대기압 침출(AL)에서 보에마이트 용해(bhoemite dissolution)

2AlOOH + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 4H₂O

가압 침출(HPAL) 동안 가수분해 반응에 의하여 명반석(alunite)이 형성되고 황산이 생성된다.

3Al₂(SO₄)₃ + 14H₂O → 2(H₃O)Al₃(SO₄)₂(OH)₆(s) + 5H₂SO₄

유리 산도가 재사용되고 용액 내의 황산제일철(iron sulphate)(III)과 알루미늄(III)으로부터 황산(2)이 재생되기 때문에 가압 침출(HPAL)에 추가될 황산(2)의 양이 황산(2)의 총 소모의 60% 정도까지 감소된다.

즉, 결합 침출에서는 니켈 추출에서의 손실 없이 추가된 황산(2)에서 40% 정도의 상당한 감소가 발생한다. 황산(2)의 추가에서의 이러한 감소는 기존 사업 설계의 경제적 실행 가능성에서 직접적인 효과를 갖는다. 대기압 침출(AL)로부터 흘러나온 높은 철 및 알루미늄 농도와 높은 유리 산도를 가진 물 용액(3)을 가압 침출(HPAL)에서 사용함으로써, 이 가압 침출 단계에서 용해된 철과 알루미늄이 침전되어 황산(2)을 재생성할 수 있는 가수분해 반응에 의하여 황산의 추가에 있어서 40%의 감소를 이끌어내게 된다.

본 발명은 본 명세서에서 언급했던 특정한 온도, 고체 % 및 교반 등과 같은 작업 조건들에 한정되는 것이 아니라, 이러한 조건들은 최종 처리 결과에 대한 어떠한 손상 없이 각각의 연속적인 침출 단계 동안 변동될 수 있다.

이상 설명한 바람직한 작업 처리는 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 변경가능함은 물론이다.

Claims

대기압 침출(AL)로 이루어진 첫 번째 단계와 가압 침출(HPAL)로 이루어진 두 번째 단계를 구비한 두 개 이상의 연속적인 침출 단계들의 결합 실행에 의하여 용해 가능한 구성물들을 용해 처리하는 결합 침출 처리 방법으로서,

이 결합 침출 처리 방법은 중간 조각(±<0.5>0.075mm)(1)이 대기압 침출(AL)을 받아 용해된 철과 알루미늄의 농도가 높고 잔류 산도가 높은 물(3)이 흘러나오고 이 흘러나온 물(30)을 후속하는 미세 조각(±<0.075mm)(4)의 가압 산 침출(HPAL) 동안 공급하는 것을 특징으로 하는 결합 침출 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 첫 번째 침출 단계에서는 광석의 중간 크기 조각(±<0.5>0.075mm)(1)이 황산(2)과 함께 공급되고 33% 고체비율에서 6시간 동안 95°C의 온도(T1)에서 130rpm의 교반을 하는 대기압 침출을 받고, 그 대기압 침출 동안 Ni 추출이 90%이상이며 철과 알루미늄의 높은 용해가 발생하여 용액 내에 잔존하는 것을 특징으로 하는 결합 침출 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 두 번째 침출 단계에서는 상기 첫 번째 침출(AL)로부터 흘러나온 물(3)이 황산(2) 및 미세 조각 광니(±<0.075mm)(4)와 함께 가압 침출(HPAL)용 오토클레이브(5)에 공급되어 34% 고체 비율에서 75분 동안 250°C의 온도(T2), 650 psi의 압력에서 500rpm의 교반을 받는 것을 특징으로 하는 결합 침출 처리 방법.
제3항에 있어서, 상기 대기압 침출(AL)로부터 흘러나온 물(3)은 상기 가압 침출(HPAL)에서 사용되는 유리 산도를 나타내고, 황산제일철(iron sulphate)(III)과 알루미늄(III)의 가수분해 반응으로 인하여 Fe는 적철광의 형태로 침전을 일으키고 Al은 명반석의 형태로 침전을 일으키게 되어 황산(2)이 생성되는 것을 특징으로 하는 결합 침출 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 흘러나온 물(3)의 유리 산도의 재사용과 황산제일철(III)과 알루미늄(III)으로부터 황산(2)의 재생은 가압 침출(HPAL)에 추가될 황산(2)의 양이 황산(2)의 총 소모의 60% 정도까지 감소시키는 것을 특징으로 하는 결합 침출 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 대기압 침출(AL)로부터 흘러나온 물 용액(3)은 높은 철 및 알루미늄 농도와 높은 유리 산도를 가지며, 상기 물 용액(3)은 가압 침출(HPAL)에 공급되어 이 가압 침출 단계에서 용해된 철과 알루미늄이 침전되어 황산(2)을 재생할 수 있는 가수분해 반응에 의하여 황산의 추가에 있어서 40%의 감소를 이끌어내는 것을 특징으로 하는 결합 침출 처리 방법.
제6항에 있어서, 상기 결합 침출에서는 니켈 추출에서의 손실 없이 추가된 황산(2)에서 상당한 감소가 발생하고, 사업 설계의 경제적 실행 가능성에서 직접적인 효과를 갖는 것을 특징으로 하는 결합 침출 처리 방법.